скважинное клапанное устройство

Формула изобретения

СКВАЖИННОЕ КЛАПАННОЕ УСТРОЙСТВО, включающее патрубок с проходным каналом и радиальным отверстием, соединенный с патрубком полый корпус с отверстиями для прохода жидкости и связанный гидравлически с проходным каналом патрубка и подпружиненный затвор с хвостовиком и фиксирующим выступом, отличающееся тем, что корпус и затвор с хвостиком установлены параллельно оси патрубка, корпус выполнен с дополнительной полостью, гидравлически связанной с проходным каналом патрубка, а устройство снабжено размещенными в дополнительной полости корпуса на хвостовике затвора перпендикулярно к последнему подпружиненными поршнем с кольцевой канавкой и стержнем и концентрично установленными одна относительно другой цилиндрическими внутренней и наружной втулками, причем внутренняя втулка выполнена с хвостовиком, имеющим сквозное отверстие для размещения в нем стержня.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано во всех нефтяных скважинах, оборудованных глубинными насосами (УЭЦН, УШГН, УЭДН), а также в газовой промышленности на газовых скважинах.

Известно клапанное устройство, содержащее эксцентрично установленный относительно колонны подъемных труб корпус, в котором установлены седло и подпружиненный сверху затвор, жестко связанный с нижней частью затвора хвостовик с каналами и подпружиненным стаканом с шариковым фиксатором, установленный с возможностью взаимодействия с корпусом и хвостовиком [1].

Недостатком этого устройства является небольшое проходное сечение, отсутствие возможности прямой промывки.

Известен клапан для слива жидкости из насосно-компрессорных труб погружных насосных установок, запорный орган которого снабжен в нижней части плоской пружиной с загнутыми концами, опирающимися в закрытом положении на бурт с внутренней стороны входного отверстия клапана, в корпусе которого размещен цилиндрический запорный орган, перемещаемый в положение слива сбрасываемым в колонну труб грузом [2].

Недостатками этого клапана являются возможность самопроизвольного открытия при увеличении давления в подъемных трубах, отсутствие надежной герметизации, невозможность применения на УШГН, самопроизвольное открытие при обрыве исследовательских приборов, невозможность сбрасывания груза при отложениях парафина, смолы в насосно-компрессорных трубах.

Известно скважинное клапанное устройство, выбранное в качестве прототипа, в котором имеется два узла фиксирования - прямой и обратной промывки, что принуждает максимально использовать возможные габаритные размеры при известных ограниченных диаметрах ствола нефтяных и газовых скважин и в них установленных насосно-компрессорных труб [3] . В предложенном устройстве параллельно к оси подъемных труб установлен корпус с размещенными в нем по отдельности седлом, затвором, проходным каналом и узлом фиксирования.

Преимущества данного устройства: увеличение проходного сечения устройства; упрощение конструкции узла фиксирования.

Цель изобретения - повышение надежности при одновременном расширении его функциональных возможностей.

Указанная цель достигается тем, что предлагаемое скважинное устройство, включающее патрубок с отверстиями, эксцентрично установленный относительно колонны подъемных труб корпус с проходным каналом, в котором установлены седло и подпружиненный затвор, снабжено перпендикулярно насаженными на хвостовик затвора подпружиненными цилиндрическими втулками, поршнем со стержнем на хвостовике внутренней втулки, расположенным в отдельном отверстии корпуса.

На чертеже изображен общий вид скважинного клапанного устройства.

Скважинное клапанное устройство содержит патрубок 1, эксцентрично установленный относительно колонны подъемных труб, корпус 2, затвор 3, пружину 4, хвостовик 5 затвора, канавку 6, выступ 7 фиксирования, втулку 8, подпружиненную пружиной 9, стержень 14, соединяющий поршень 15 с втулкой 10, канавку 16 для стока жидкости, через отверстие 17 в проходной канал 18, седло 20 с отверстием 21 и отверстие 22.

При перепаде давления и движении жидкости в насосно-компрессорных трубах через клапан часть жидкости проходит через отверстия 19 и 22, толкая поршень 15 за торец, и стекает через канавку 16 и отверстие 17 в проходной канал 18.

Скважинное клапанное устройство (СКУ) рассчитано на весь цикл ремонтно-эксплуатационных работ на скважинах, оборудованных глубинными насосами (УЭЦН, УШГН, УЭДН), и работает следующим образом.

При эксплуатации скважин глубинными насосами давление в затрубном пространстве увеличивается, умеренно превышая давление в колонне подъемных труб. По мере возрастания давления в затрубном пространстве до величины, способной пересилить силу пружины 4, открытием затвора 3 на небольшую величину давление из затрубного пространства стравливается в колонну подъемных труб, при этом СКУ работает как регулятор режима глубинных насосов, повышая производительность и депрессию на нефтяной пласт, охлаждая погружной электродвигатель дополнительным потоком, что увеличивает долговечность работы электродвигателя. При стравливании давления затвор 3 с углом конусности 28^о садится на острую кромку седла 20, что создает надежную герметизацию в результате самопритирания. При этом исключается негерметичность при наличии парафина, смол, абразивных частиц в рабочей среде.

При промывке и глушении скважин данное устройство выполняет работу циркуляционного клапана: обратная промывка производится перед извлечением глубинных насосов, закачиваемая жидкость через отверстие открывает затвор 3 на максимальную величину, которая фиксируется кромкой отверстия.

По окончании промывки клапан работает на слив жидкости при подъеме глубинных насосов. Прямая промывка рассчитана для обработки подъемных труб от различных отложений в процессе эксплуатации глубинных насосов. Клапан открывается и фиксируется в открытом положении обратной промывкой. После этого, подключив насосный агрегат к насосно-компрессорным трубам, можно закачать растворители смол, парафина и т.п. Закачиваемая жидкость за счет перепада давления в проходном канале 18 и отверстии 19 и движения жидкости через отверстие 22 давит на поршень 15, в результате пружина 12 приводит в движение хвостовик 13 втулки 10. Втулка 10 кромкой отверстия заходит в канавку 6 на хвостовике 5 затвора 3 с последующим приводом в движение втулки 8. Втулка 8, зажимая пружину 9, выходит из зацепления за выступ 7 канавки 6 и хвостовик 5 затвора 3, под действием силы пружины 4 переходит в зацепление кромкой отверстия втулки 10. При этом жидкость, проходящая через отверстие 22, канавку 16, отверстие 17 стекает в проходной канал 18. Затвор 3 удерживается в открытом положении до конца непрерывной прямой промывки с последующим закрытием затвора. Под действием пружины 9 втулка 8 движется к хвостовику 5 затвора 3 и выводит из зацепления кромку отверстия втулки 10. Поршень 15, стержень 14 в отверстии движутся к оси НКТ за счет пружины 12. Клапан под действием пружины 4 садится затвором 3 на седло 20 - клапан закрыт. Таким образом, производится закачка растворителей в насосно-компрессорные трубы с последующим автоматическим закрытием клапана после остановки насосного агрегата. Устройство можно открыть подключением трубопровода к затрубному пространству скважин и стравливанием давления из насосно-компрессорных труб. Клапан небольшим перепадом давления фиксируется в открытом положении, далее можно производить глушение скважины прямой промывкой.

Скважинное клапанное устройство все функции выполняет автоматически по ходу выполняемых работ, охватывает всю технологию ремонта и эксплуатации нефтяных и газовых скважин. При работе как регулятора режима повышается производительность глубинных насосов и межремонтный период работы УЭЦН. При прямой промывке экономится объем закачиваемого растворителя и повышается его эффективное воздействие. При работе в качестве сливного клапана сокращается время подъема глубинных насосов при подземном капитальном ремонтах скважин исключается возможность разлива нефти, жидкости на устье скважины, тем самым обеспечиваются безопасные условия труда и охраны природы.

На основе экономических показателей, простоты конструкции скважинного клапанного устройства предполагается широкое применение в нефтяных скважинах, оборудованных глубинными насосами, а также в газовой промышленности на газовых скважинах.